//给你一个长度为 n 的链表，每个节点包含一个额外增加的随机指针 random ，该指针可以指向链表中的任何节点或空节点。 
//
// 构造这个链表的 深拷贝。 深拷贝应该正好由 n 个 全新 节点组成，其中每个新节点的值都设为其对应的原节点的值。新节点的 next 指针和 random 
//指针也都应指向复制链表中的新节点，并使原链表和复制链表中的这些指针能够表示相同的链表状态。复制链表中的指针都不应指向原链表中的节点 。 
//
// 例如，如果原链表中有 X 和 Y 两个节点，其中 X.random --> Y 。那么在复制链表中对应的两个节点 x 和 y ，同样有 x.random 
//--> y 。 
//
// 返回复制链表的头节点。 
//
// 用一个由 n 个节点组成的链表来表示输入/输出中的链表。每个节点用一个 [val, random_index] 表示： 
//
// 
// val：一个表示 Node.val 的整数。 
// random_index：随机指针指向的节点索引（范围从 0 到 n-1）；如果不指向任何节点，则为 null 。 
// 
//
// 你的代码 只 接受原链表的头节点 head 作为传入参数。 
//
// 
//
// 示例 1： 
//
// 
//
// 
//输入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
//输出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
// 
//
// 示例 2： 
//
// 
//
// 
//输入：head = [[1,1],[2,1]]
//输出：[[1,1],[2,1]]
// 
//
// 示例 3： 
//
// 
//
// 
//输入：head = [[3,null],[3,0],[3,null]]
//输出：[[3,null],[3,0],[3,null]]
// 
//
// 
//
// 提示： 
//
// 
// 0 <= n <= 1000
// 
// -10⁴ <= Node.val <= 10⁴ 
// Node.random 为 null 或指向链表中的节点。 
// 
//
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package LeetCode.editor.cn;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * @author ldltd
 * @date 2023-08-16 12:26:45
 * @description 138.复制带随机指针的链表
 */
public class CopyListWithRandomPointer{
	 public static void main(String[] args) {
	 	 //测试代码
	 	 Solution solution = new CopyListWithRandomPointer().new Solution();

	 }
	 
//力扣代码
//leetcode submit region begin(Prohibit modification and deletion)

// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}


class Solution {
    public Node copyRandomList3(Node head) {
        Node p=new Node(0);
		Node res=p;
        Node curr,next,ran;
        HashMap<Node, Node> map = new HashMap<>();
        while (head!=null){
            //当前
            if(!map.containsKey(head)){
                curr=new Node(head.val);
                map.put(head,curr);
            }else {
                curr=map.get(head);
            }
            //next
            Node Hext = head.next;
            if(!map.containsKey(Hext)){
                if(Hext!=null){
                    next=  new Node(Hext.val);
                    map.put(Hext,next);
                }else {
                    next=null;
                }
            }else {
                next= map.get(Hext);
            }
            //random
            Node Hran = head.random;
            if(!map.containsKey(head.random)){
                if(Hran!=null){
                    ran = new Node(head.random.val);
                    map.put(head.random,ran);
                }else {
                    ran=null;
                }
            }else {
                ran=map.get(head.random);
            }
            p.next=curr;
            curr.next=next;
            curr.random=ran;
            //head移动
            head=head.next;
            //下一个
			p=p.next;
		}
        return res.next;
    }

    /*hash+回溯  时间空间on*/
    Map<Node, Node> cachedNode = new HashMap<Node, Node>();

    public Node copyRandomList1(Node head) {
        if (head == null) {
            return null;
        }
        if (!cachedNode.containsKey(head)) {
            Node headNew = new Node(head.val);
            cachedNode.put(head, headNew);
            headNew.next = copyRandomList1(head.next);
            headNew.random = copyRandomList1(head.random);
        }
        return cachedNode.get(head);
    }

    /*方法二：迭代 + 节点拆分
    * A-B-B变成A-A'-B-B'-C-C'
    * 第一次循环，把A指向A'
    * 第二次循环把A‘的random指向A的random,比如B，即是B的next
    * 最后把原链表剔除，
    * 需要考虑random和next为null的情况
    * 时间On空间O1*/
    public Node copyRandomList2(Node head) {
        if(head==null){
            return null;
        }
        Node p=head;
        while (head!=null){
            Node next = head.next;
            Node copy = new Node(head.val);
            head.next=copy;
            copy.next=next;
            head=next;
        }
        head=p;
        while (head!=null){
            Node copy=head.next;
            copy.random=(head.random!=null)?head.random.next:null;
            head=copy.next;
        }
        head=p;
        Node res=head.next;
        while (head!=null){
            Node copy = head.next;
            head.next=copy.next;
            copy.next=(copy.next!=null)?copy.next.next:null;
            head=head.next;
        }
        return res;
    }
    /*hash保存当前节点和当前节点的拷贝
    ，因为拷贝时，random新的结点可能还没有创建
    * 因此需要判断，当前需要拷贝的next和random结点是否存在*/
    public Node copyRandomList01(Node head) {
        Node res=new Node(0);
        Node p=res;
        Map<Node, Node> map=new HashMap<>();
        map.put(null,null);
        while (head!=null){
            //处理当前
            if(map.containsKey(head)){
                p.next=map.get(head);
            }else {
                map.put(head,new Node(head.val));
                p.next=map.get(head);
            }
            //处理next
            if(map.containsKey(head.next)){
                p.next.next=map.get(head.next);
            }else {
                map.put(head.next,new Node(head.next.val));
                p.next.next=map.get(head.next);
            }
            //处理random
            if(map.containsKey(head.random)){
                p.next.random=map.get(head.random);
            }else {
                map.put(head.random,new Node(head.random.val));
                p.next.random=map.get(head.random);
            }
            p=p.next;
            head=head.next;
        }
        return res.next;
    }
    /*直接一次保存所有节点*/
    public Node copyRandomList02(Node head) {
        Node res=new Node(0);
        Node p=res;
        Node t=head;
        Map<Node,Node> map=new HashMap<>();
        while (head!=null){
            Node node = new Node(head.val);
            map.put(head, node);
            p.next=node;
            p=p.next;
            head=head.next;
        }
        p=res.next;
        head=t;
        while (head!=null){
            p.random=map.get(head.random);
            p=p.next;
            head=head.next;
        }
        return res.next;
    }
    /*回溯*/
    public Node copyRandomList03(Node head) {
        if(head==null){
            return null;
        }
        if(!cachedNode.containsKey(head)){
            Node headNew=new Node(head.val);
            cachedNode.put(head,headNew);
            headNew.next=copyRandomList(head.next);
            headNew.random=copyRandomList(head.random);
        }
        return cachedNode.get(head);
    }

    //空间优化，将新节点放在原节点的后面，原来123，变成112233，
    //第二次遍历标注random位置
    //第三次遍历拆分
    public Node copyRandomList(Node head) {
        if(head==null) return head;
        Node t=head;
        while (head!=null){
            Node node=new Node(head.val);
            node.next=head.next;
            head.next=node;
            head=node.next;
        }
        head=t;
        while (head!=null){
            if(head.random!=null){
                head.next.random=head.random.next;
            }
            head=head.next.next;
        }
        head=t;
        Node res=head.next;
        while (head!=null){
            Node node=head.next;
            if(node!=null) head.next=node.next;
            head=node;
        }
        return res;
    }
}
//leetcode submit region end(Prohibit modification and deletion)

}
